Интерполированные трехмерные оценки тепловой дозы с использованием магнитно-резонансной томографии

Интерполированные трехмерные оценки тепловой дозы с использованием магнитно-резонансной томографии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к магнитно-резонансной томографии, в частности - к использованию магнитно-резонансной томографии для оценки трехмерных тепловых доз.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Тепловая доза представляет собой меру теплового повреждения ткани, которая основана на уравнении Аррениуса и изначально введена Sapareto и Dewey в 1984 и задается как

,

где

и T представляет собой температуру. Единицу типично задают в эквивалентных минутах при 43 градусах по Цельсию. Увеличение на один градус (когда выше 43 градусов) удваивает тепловую дозу. Эта мера в настоящее время является наиболее заметно используемой мерой для оценивания того, когда достаточное тепловое повреждение достигнуто при тепловой терапии. Стандартно используемый предел для теплового некроза в мышечной ткани и фибромах матки составляет 240 эквивалентных минут при 43 градусах, несмотря на то, что обнаружено, что этот предел зависит от ткани, поскольку некоторые ткани более чувствительны к увеличению температуры, чем другие. Также существуют другие меры для оценки теплового повреждения, такие как максимальная температура (которая очень схожа с тепловой дозой для быстрых нагревов) и уравнение Аррениуса как таковое. Тепловую дозу типично применяют при лечении высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком (ВИФУ), тогда как, например, при лазерной абляции часто применяют уравнение Аррениуса в его исходной форме для того, чтобы оценивать тепловое повреждение.

Независимо от меры в них обыкновенно используют только измеренную температуру. Температуру можно измерять посредством термопар, оптических волокон, МР термометрии, ультразвуковой термометрии, термоакустического зондирования или любого такого средства. Эти средства измерения температуры имеют общее в том, что измеряют только температуру в некоторых точках (термодатчики) или в некоторых плоскостях (визуализация термометрии, термоакустическое зондирование). Измерения также могут быть в трех измерениях, например, для трехмерной МР томографии, но если так, то разрешение типично является низким и анизотропным для того, чтобы сделать возможной регистрацию в реальном времени.

Например, магнитно-резонансную термометрию можно использовать для того, чтобы определять или абсолютную температуру объема, или изменение температуры в зависимости от используемого способа. Для определения абсолютной температуры можно измерять несколько пиков магнитного резонанса с использованием методов спектроскопической визуализации. Способы, которые измеряют изменения температуры, типично быстрее и используются для получения измерений температуры для того, чтобы наводить температурное лечение. Например, МР термометрию, основанную на сдвиге резонансной частоты протона, можно использовать для того, чтобы предоставлять температурные карты в воде внутри ткани во время процедуры абляции для управления процессом нагрева с обратной связью в реальном времени.

При терапии высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком (ВИФУ) необходим надежный мониторинг температуры в реальном времени с использованием, например, магнитно-резонансной томографии (МРТ) для того, чтобы гарантировать достаточный тепловой некроз в целевом объекте, при этом избегая чрезмерного нагрева и повреждения окружающих здоровых тканей. Для достижения достаточного временного и пространственного разрешения необходимо быстрое томографирование, предпочтительно с высоким пространственным разрешением при сохранении достаточного отношения сигнала к шуму для реконструкции надежных измерений температуры.

Публикация «Quantification of near-field heating during volumetric MR-HIFU ablation» C. Mougenot et al. в Med. Phys. 38(2011)272-282 относится к количественному определению эффекта объемной соникации (с помощью высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (ВИФУ)) с помощью тепловой дозы. В этой публикации показаны (Фигура 2) карты тепловых доз, соответствующие срезам, для которых генерировали карты тепловых доз.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к медицинскому аппарату, компьютерному программному продукту и к способу в независимых пунктах формулы изобретения. Варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Сложность, которая может возникнуть, состоит в том, что получаемые тепловые данные или изображения, в частности, посредством магнитно-резонансной томографии, можно получать из ограниченных объемов или они могут иметь ограниченное пространственное разрешение из-за ограничений, накладываемых на время сбора данных. Это не является редкостью получать тепловые данные магнитного резонанса только из ограниченного объема объекта во время температурного лечения. Варианты осуществления изобретения могут предусматривать средства предоставления оценки тепловой дозы в области за пределами той, где были получены тепловые данные. Другие варианты осуществления могут предусматривать средства оценки дозы при разрешениях, которые выше, чем те, при которых получали тепловые данные.

Как указано выше, тепловая доза представляет собой меру, используемую для оценки теплового повреждения, наносимого целевой ткани при тепловой терапии. Тепловая доза использует только историю температур и представляет собой такую неинвазивную меру, которую можно определять до тех пор, пока доступна информация о температуре. Она широко используется в качестве терапевтической конечной точки при тепловой терапии, такой как высокоинтенсивный фокусированный ультразвук (ВИФУ), также ее можно использовать для того, чтобы предоставлять обратную связь о том, какие области вылечены не полностью. Для высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (ВИФУ), наводимого по магнитному резонансу (МР), получают информацию о температуре на визуализированных МРТ-срезах, а температурные изображения получают с использованием одного из стандартных способов перевода изменения МР свойства в изменение температуры. По этой причине тепловую дозу можно оценивать на срезах, используемых для МР томографии. Это может быть проблематично, если изображения повторно позиционируются для дополнительной соникации, поскольку после этого невозможно измерение накопленной тепловой дозы. Чтобы обойти это, можно использовать симметрию предполагаемого нагревания и естественное сглаживание распределения температур, т.к. тепловая диффузия сглаживает какие-либо пространственно локализованные температурные пики, и интерполяцию на трехмерное пространство, где тепловую дозу, накопленную от всех соникаций, можно складывать. Поступая таким образом, можно получать трехмерную оценку накопленной тепловой дозы для всего лечения, которую можно визуализировать в любой плоскости с использованием стандартных способов мультипланарной реконструкции (МПР). Даже несмотря на то, что интерполяция содержит в себе некоторые допущения и может не быть идеальной, этот способ, тем не менее, может помогать в определении того, является ли лечение завершенным и, следовательно, предоставлять более точную конечную точку.

«Машиночитаемая запоминающая среда», как использовано в настоящем документе, охватывает любые материальные запоминающие среды, которые могут хранить инструкции, которые может исполнять процессор вычислительного устройства. Машиночитаемую запоминающую среду можно обозначать как машиночитаемую невременную запоминающую среду. Машиночитаемую запоминающую среду также можно обозначать как материальный машиночитаемый носитель. В некоторых вариантах осуществления машиночитаемая запоминающая среда также может быть способна хранить данные, к которым может осуществлять доступ процессор вычислительного устройства. Примеры машиночитаемых запоминающих сред включают, но не ограничиваются этим: гибкий диск, привод магнитного жесткого диска, твердотельный жесткий диск, флэш-память, USB-накопитель, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), оптический диск, магнитно-оптический диск и файл регистров процессора. Примеры оптических дисков включают компакт-диски (CD) и универсальные цифровые диски (DVD), например диски CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW или DVD-R. Термин «машиночитаемая запоминающая среда» также относится к различным типам сред записи, доступ к которым может осуществлять компьютерное устройство через сеть или канал связи. Например, данные можно выбирать через модем, через интернет или через локальную сеть.

«Компьютерная память» или «память» представляет собой пример машиночитаемой запоминающей среды. Компьютерная память представляет собой любую память, которая непосредственно доступна процессору. Примеры компьютерной памяти включают, но не ограничиваются этим: RAM память, регистры и файлы регистров.

«Компьютерный накопитель» или «накопитель» представляет собой пример машиночитаемой запоминающей среды. Компьютерный накопитель представляет собой любую энергонезависимую машиночитаемую запоминающую среду. Примеры компьютерного накопителя включают, но не ограничиваются этим: привод жесткого диска, USB-накопитель, гибкий диск, интеллектуальную карту, DVD, CD-ROM и твердотельный жесткий диск. В некоторых вариантах осуществления компьютерный накопитель также может представлять собой компьютерную память или наоборот.

«Процессор», как использовано в настоящем документе, охватывает электронные компоненты, которые способны исполнять программу или исполняемую машиной инструкцию. Упоминания о вычислительном устройстве, содержащем «процессор», следует интерпретировать как, возможно, содержащем больше чем один процессор или ядро процессора. Процессор, например, может представлять собой многоядерный процессор. Процессор также может относиться к совокупности процессоров в пределах одной компьютерной системы или распределенной среди множества компьютерных систем. Термин «вычислительное устройство» также следует интерпретировать как возможно относящийся к совокупности или сети вычислительных устройств, где каждое содержит процессор или процессоры. Многие программы имеют свои инструкции, исполняемые посредством множества процессоров, которые могут находиться в пределах одного и того же вычислительного устройства или которые даже могут быть распределены среди множества вычислительных устройств.

«Пользовательский интерфейс», как использовано в настоящем документе, представляет собой интерфейс, который позволяет пользователю или оператору взаимодействовать с компьютером или компьютерной системой. «Пользовательский интерфейс» также можно обозначать как «человеко-машинный интерфейс». Пользовательский интерфейс может предоставлять информацию или данные оператору и/или принимать информацию или данные от оператора. Пользовательский интерфейс может делать возможным, чтобы входные данные, введенные оператором, были получены компьютером, и может обеспечивать вывод данных пользователю из компьютера. Другими словами, пользовательский интерфейс может позволять оператору управлять или манипулировать компьютером, также интерфейс может позволять компьютеру индицировать следствие управления или манипуляций оператора. Отображение данных или информации на дисплее или в графическом пользовательском интерфейсе является примером предоставления информации оператору. Прием данных через клавиатуру, мышь, шаровой манипулятор, сенсорную панель, ручку-указатель, графический планшет, джойстик, игровой джойстик, веб-камеру, головную гарнитуру, рычаг переключения передач, рулевое колесо, педали, проводную перчатку, танцевальную панель, пульт дистанционного управления и датчик ускорения - все это является примерами компонентов пользовательского интерфейса, которые позволяют получать информацию или данные от оператора.

«Аппаратный интерфейс», как использовано в настоящем документе, охватывает интерфейс, который позволяет процессору компьютерной системы взаимодействовать с и/или управлять внешним вычислительным устройством и/или аппаратом. Аппаратный интерфейс может позволять процессору передавать управляющие сигналы или инструкции на внешнее вычислительное устройство и/или аппарат. Аппаратный интерфейс также может позволять процессору обмениваться данными с внешним вычислительным устройством и/или аппаратом. Примеры аппаратного интерфейса включают, но не ограничиваются этим: универсальную последовательную шину, порт IEEE 1394, параллельный порт, порт IEEE 1284, последовательный порт, порт RS-232, порт IEEE-488, соединение Bluetooth, соединение по беспроводной локальной сети, соединение TCP/IP, соединение Ethernet, интерфейс управляющего напряжения, интерфейс MIDI, интерфейс аналогового входа и интерфейс цифрового входа.

«Дисплей» или «устройство отображения», как использовано в настоящем документе, охватывает устройство вывода или пользовательский интерфейс, адаптированный для отображения изображений или данных. Дисплей может выводить визуальные, аудио- и/или тактильные данные. Примеры дисплея включают, но не ограничиваются этим: компьютерный монитор, телевизионный экран, чувствительный к прикосновениям экран, тактильный электронный дисплей, экран Брайля, электронно-лучевую трубку (CRT), запоминающую трубку, бистабильный дисплей, электронную бумагу, векторный дисплей, плоский дисплей, вакуумный флюоресцентный дисплей (VF), дисплеи на светоизлучающих диодах (LED), электролюминесцентный дисплей (ELD), плазменные дисплеи (PDP), жидкокристаллический дисплей (LCD), дисплеи на органических светоизлучающих диодах (OLED), проектор и головной дисплей.

Данные магнитного резонанса (МР) определяются в настоящем документе как зарегистрированные измерения радиочастотных сигналов, испускаемых спинами атомов, посредством антенны аппарата магнитного резонанса во время сканирования магнитно-резонансной томографии. Изображение магнитно-резонансной томографии (МРТ) определяется в настоящем документе как реконструированная двух- или трехмерная визуализация анатомических данных, содержащихся в данных магнитно-резонансной томографии. Эту визуализацию можно осуществлять с использованием компьютера.

Данные магнитного резонанса могут содержать измерения радиочастотных сигналов, испускаемых спинами атомов, посредством антенны аппарата магнитного резонанса во время сканирования магнитно-резонансной томографии, которые содержат информацию, которую можно использовать для магнитно-резонансной термометрии. Магнитно-резонансная термометрия функционирует посредством измерения изменений температурно-чувствительных параметров. Примеры параметров, которые можно измерять во время магнитно-резонансной термометрии, представляют собой: сдвиг резонансной частоты протона, коэффициент диффузии или изменения времени релаксации T1 и/или T2, что можно использовать для того, чтобы измерять температуру с использованием магнитного резонанса. Сдвиг резонансной частоты протона зависит от температуры, поскольку магнитное поле, которое воздействует на отдельные протоны, атомы водорода, зависит от окружающей молекулярной структуры. Увеличение температуры снижает молекулярный скрининг из-за температуры, влияющей на водородные связи. Это ведет к зависимости температуры от резонансной частоты протона.

Плотность протонов линейно зависит от равновесной намагниченности. Следовательно, возможно определять изменения температуры, используя изображения взвешенных по плотности протонов.

Времена релаксации T1, T2 и T2-звездочка (иногда обозначаемое как T2*) также зависят от температуры. Следовательно, реконструкцию изображений, взвешенных по T1, T2 и T2-звездочка, можно использовать для того, чтобы конструировать тепловые или температурные карты.

Температура также влияет на броуновское движение молекул в водном растворе. Следовательно, последовательности импульсов, которые способны измерять коэффициенты диффузии, такие как спиновое эхо с импульсным градиентом диффузии, можно использовать для того, чтобы измерять температуру.

Один из наиболее полезных способов измерения температуры с использованием магнитного резонанса опосредован измерением сдвига резонансной частоты протона (РЧП) протонов воды. Резонансная частота протонов зависит от температуры. С изменением температуры в вокселе сдвиг частоты будет вызывать изменение измеряемой фазы протонов воды. Следовательно, можно определять изменение температуры между двумя фазовыми изображениями. Этот способ определения температуры обладает таким преимуществом, что он является относительно быстрым в сравнении с другими способами. Способ РЧП в настоящем документе рассмотрен наиболее детально, чем другие способы. Однако способы и технические приемы, рассмотренные в настоящем документе, также применимы к другим способам выполнения термометрии с использованием магнитно-резонансной томографии.

Спектроскопические данные магнитного резонанса определяются в настоящем документе как зарегистрированные измерения радиочастотных сигналов, испускаемых спинами атомов, посредством антенны аппарата магнитного резонанса во время сканирования магнитно-резонансной томографии, которые содержат информацию, которая описывает множественные резонансные пики.

Спектроскопические данные магнитного резонанса можно, например, использовать для того, чтобы осуществлять протонно-спектроскопическую (ПС) визуализацию на основе способа температурного картирования, который позволяет создавать температурные карты с абсолютной шкалой. Эту температурную карту с абсолютной шкалой, следовательно, можно использовать для того, чтобы осуществлять температурную калибровку. Этот способ основан на физических принципах температурной зависимости сдвига резонанса протонов воды, так же как и способ резонансной частоты протона, но способ регистрации отличается: сдвиг частоты вычисляется по магнитно-резонансным спектрам. Сдвиг вычисляется по разности положений воды и эталонного пика протона. Протоны в липидах, например, можно использовать в качестве эталона, поскольку известно, что их резонансная частота почти не зависит от температуры, тогда как пик протона воды имеет линейную зависимость от температуры. Это можно осуществлять в вокселях, где присутствуют оба типа тканей. Если вода и липиды не присутствуют в одном и том же вокселе, можно попытаться использовать в качестве эталона некоторый другой тип ткани, а не липиды. Если это не успешно, могут иметь место некоторые воксели, где эталонные пики и, следовательно, температурные данные не доступны. Можно использовать интерполяцию и/или температурную фильтрацию, чтобы помочь в этих ситуациях, поскольку обычно не ожидают, что температура тела быстро меняется в пространстве, а точно локализованный подъем температуры типично вызван тепловой терапией, которая является очевидным исключением. Использование эталонных пиков делает способ относительно независимым от дрейфа полей или движения между сканированиями. Поскольку сканирование занимает время порядка по меньшей мере одной минуты при использовании существующих способов, ПС способ восприимчив к движению между сканированиями или изменению температуры во время сканирования. В случае, когда температура постоянна или вариация температуры мала как во времени, так и в пространстве, способ способен давать полезную информацию. Например, при высокоинтенсивном фокусированном ультразвуке, наводимом по магнитному резонансу, (МР-ВИФУ), ПС способ можно использовать для того, чтобы предоставлять фактическое распределение температур в теле перед началом МР-ВИФУ или другого температурного лечения, в противоположность использованию пространственно гомогенной начальной температуры, в качестве которой берут внутреннюю температуру тела, измеряемую с использованием термометрического зонда. Альтернативно, ПС способ можно использовать в качестве проверки корректности для накопленной температуры между тепловыми лечениями за пределами области лечения.

«Ультразвуковое окно», как используется в настоящем документе, охватывает окно, которое способно передавать ультразвуковые волны или энергию. Типично тонкую пленку или мембрану используют в качестве ультразвукового окна. Ультразвуковое окно, например, можно создавать из тонкой мембраны из BoPET (Двуосноориентированный полиэтилен терефталат).

В одном из аспектов изобретение относится к медицинскому аппарату, который содержит систему магнитно-резонансной томографии для получения данных магнитно-резонансной термометрии от объекта. Система магнитно-резонансной томографии содержит магнит с зоной томографирования. Данные магнитно-резонансной термометрии получаются из зоны томографирования. Медицинский аппарат дополнительно содержит память для хранения исполняемых машиной инструкций. Медицинский аппарат дополнительно содержит процессор для управления медицинским аппаратом. Исполнение исполняемых машиной инструкций заставляет процессор получать данные магнитно-резонансной термометрии из множества срезов в пределах зоны томографирования посредством управления системой магнитно-резонансной томографии.

Данные магнитного резонанса или данные магнитно-резонансной термометрии типично получают из объемов, называемых вокселями, или из толстых пластинообразных объемов, называемых срезами. Данные магнитно-резонансной термометрии из конкретного среза типично представляются в виде двухмерной диаграммы или поля. Исполнение исполняемых машиной инструкций дополнительно заставляет процессор интерполировать трехмерную оценку тепловой дозы в соответствии с данными магнитно-резонансной термометрии. Так сказать, данные магнитно-резонансной термометрии из множества срезов используются для того, чтобы интерполировать трехмерную оценку дозы. Этот вариант осуществления может быть полезен, поскольку это делает возможной оценку тепловой дозы в областях, для которых данные магнитного резонанса не получали.

В некоторых вариантах осуществления тепловая доза может представлять собой упрощение уравнения Аррениуса, и с использованием уравнения Аррениуса можно получать оценку повреждения ткани на основе только температурного временного интервала.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор получать данные магнитно-резонансной термометрии из множества срезов за множество периодов времени. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор вычислять двухмерную тепловую дозу для каждого из множества срезов. Трехмерная оценка тепловой дозы интерполируется с использованием двухмерной тепловой дозы, вычисляемой для каждого из множества срезов. В этом варианте осуществления данные магнитно-резонансной термометрии получаются для множества срезов за различные временные интервалы. Зная температуру за различные временные интервалы, можно вычислять тепловую дозу в пределах каждого из срезов. Затем получаемая тепловая доза для множества срезов используется для того, чтобы интерполировать оценку тепловой дозы в трехмерном пространстве.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор получать данные магнитно-резонансной термометрии из множества срезов за множество периодов времени. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор вычислять интерполированную трехмерную температурную карту для каждого из множества периодов времени. Трехмерная оценка тепловой дозы вычисляется с использованием каждой интерполированной трехмерной температурной карты. В этом варианте осуществления данные магнитно-резонансной термометрии также получаются за множество временных интервалов или периодов из множества срезов. Однако в этом варианте осуществления для каждого периода времени создается трехмерная температурная карта. Затем получаемая трехмерная температурная карта используется для того, чтобы непосредственно конструировать трехмерную оценку тепловой дозы.

В другом варианте осуществления трехмерная оценка тепловой дозы имеет более высокое пространственное разрешение, чем данные магнитно-резонансной термометрии. В некоторых применениях магнитно-резонансные данные о температуре можно получать с использованием очень низкого пространственного разрешения с тем, чтобы их можно было получать быстрее. В некоторых случаях желательно знать тепловую дозу или по меньшей мере предсказывать тепловую дозу с более высоким пространственным разрешением, чем то, на котором получали данные магнитно-резонансной термометрии. Этот вариант осуществления делает возможным, чтобы корректная оценка тепловой дозы была вычислена посредством интерполяции оценки тепловой дозы на более высокое разрешение, чем основное разрешение тепловых данных магнитного резонанса.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций заставляет процессор получать данные магнитно-резонансной термометрии множество раз и интерполировать трехмерную оценку тепловой дозы множество раз. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор вычислять оценку накопленной тепловой дозы посредством суммирования множества трехмерных оценок тепловой дозы. Это можно использовать, например, когда система температурного лечения, такая как система высокоинтенсивного фокусированного ультразвука, используется для того, чтобы неоднократно лечить или нагревать или охлаждать целевую зону объекта. Тепловую дозу можно определять для каждого периода нагревания или охлаждения и затем суммировать в трехмерную оценку накопленной тепловой дозы.

Трехмерную оценку тепловой дозы для отдельных соникаций в случае высокоинтенсивного фокусированного ультразвука можно суммировать в течение всего сеанса. Это может предоставлять трехмерную оценку накопленной тепловой дозы для конкретного сеанса соникации. Это могут использовать клиницисты или врачи для того, чтобы оценивать эффект конкретной соникации или лечения нагреванием или охлаждением. Преимущество трехмерной оценки накопленной тепловой дозы может состоять в том, что она предоставляет трехмерный вид области, оцениваемой по тепловому повреждению во время протекания сеанса лечения, таким образом, предоставляя очень эффективную клиническую конечную точку.

В другом варианте осуществления медицинский аппарат дополнительно содержит систему управления температурой, выполненную с возможностью управления температурой в пределах целевой зоны, локализованной в пределах зоны томографирования. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор принимать план лечения. План лечения, как используется в настоящем документе, содержит инструкции или данные, которые можно использовать для того, чтобы конструировать конструкции, которые являются применимыми для управления системой управления температурой. Например, в плане лечения врач может очерчивать области объекта, которые врач желает подвергать температурному лечению. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор управлять системой управления температурой в соответствии с планом лечения для управления температурой в пределах целевой зоны. Инструкции заставляют процессор получать по меньшей мере часть данных магнитно-резонансной термометрии при управлении системой управления температурой. Система управления температурой может иметь управляемую область нагрева или фокальную точку для управляемого нагрева целевой зоны. Этот вариант осуществления может быть полезен, поскольку он делает возможным определение тепловой дозы, когда система управления температурой нагревает или охлаждает целевую зону.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор модифицировать план лечения в соответствии с трехмерной оценкой тепловой дозы. Это может быть полезно, поскольку система управления температурой может нагревать или охлаждать целевую зону в чередующиеся периоды времени управления температурой. Наличие доступной трехмерной оценки тепловой дозы может позволять медицинскому аппарату избегать областей температурного лечения, которые нежелательно лечить, или регулировать управление системы управления температурой для того, чтобы более точно нагревать или охлаждать целевую зону.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор детектировать состояние конечной точки с использованием трехмерной оценки тепловой дозы и плана лечения. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор останавливать по меньшей мере часть управления температурой целевой зоны посредством передачи команды остановки системе управления температурой, если детектировано состояние конечной точки. Этот вариант осуществления может быть полезным, поскольку трехмерную оценку тепловой дозы можно использовать для того, чтобы предсказать тепловую дозу в областях, которые не измерялись посредством тепловых данных магнитного резонанса с помощью системы магнитно-резонансной томографии. Это может предотвращать нагрев или охлаждение целевой зоны медицинским аппаратом дольше, чем необходимо. В некоторых вариантах осуществления трехмерная оценка дозы также может быть трехмерной оценкой накопленной дозы, сконструированной посредством суммирования множества трехмерных оценок дозы.

В другом варианте осуществления целевая зона имеет границу. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор вычислять тепловую дозу границы в пределах предварительно определяемого расстояния от по меньшей мере части границы. Этот вариант осуществления может быть полезным, поскольку он может помогать избежать сложностей с охлаждением областей, которые не предназначены для нагрева или охлаждения в плане лечения.

В другом варианте осуществления трехмерная оценка тепловой дозы может вычисляться в пределах предварительно определяемого объема интерполяции. Объем интерполяции содержит зону лечения. Этот вариант осуществления может быть полезным, поскольку область предварительно определяемого объема интерполяции может представлять собой область, где трехмерная оценка тепловой дозы может быть предсказана так, чтобы быть точной или достаточно точной.

Предварительно определяемый объем интерполяции можно использовать в качестве маски для поиска нагретых областей или областей, смежных с нагретыми областями. Это также может ускорять вычисление трехмерной оценки тепловой дозы.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор определять центр нагрева массы с использованием плана лечения. Интерполированная трехмерная оценка тепловой дозы интерполируется по меньшей мере частично с использованием центра нагрева массы. Центр нагрева массы можно определять один раз для каждого периода нагрева.

Эффекты частичного объема можно учитывать в некоторых вариантах осуществления посредством поиска того, где находится центр нагрева массы. Определение центра нагрева массы может предоставлять средство противодействия эффекту частичного объема посредством использования знания о том, что нагрев наиболее вероятно симметричен. Следовательно, учет центра нагрева массы и симметрии нагрева, хотя и необязательно, помогает учитывать эффекты частичного объема и создавать более точную интерполяцию тепловых доз. Например, могут иметь место другие способы, такие как имитация и знания о гетерогенности тканевого распределения, распределении тепловых доз или комбинации каждого из этих. Посредством вставки этой информации в алгоритм интерполяции результат интерполяции может быть в некоторых случаях слегка улучшен. Это, например, может представлять собой фиксацию пространственных координат в интерполированном пространстве высокого разрешения для совпадения с центром маски. Однако локальные изменения в свойствах переноса тепла различных типов тканей, окружающих центр нагрева массы, могут изменять или искажать симметрию, тем самым снижая точность этого способа в некоторых случаях.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор определять траекторию нагрева с использованием плана лечения. Траектория нагрева, как использовано в настоящем документе, представляет собой последовательность местоположений (локаций) или объемов, где система управления температурой нагревает или охлаждает объект. Трехмерная оценка тепловой дозы интерполируется по меньшей мере частично с использованием траектории нагрева.

В некоторых вариантах осуществления может быть полезной постобработка достоверности трехмерной оценки тепловой дозы. Например, если нагретая траектория является кругом с определенным диаметром, как это бывает во многих случаях, можно иметь чрезвычайно большое отклонение от круглой геометрической формы, и это происходит в области с низким отношением сигнала к шуму. Эти воксели следует удалять, поскольку они, вероятно, содержат ошибки из-за шума.

В другом варианте осуществления можно задавать порог того, насколько велико отклонение от предполагаемой области абляции, которая является приемлемой. Если отношение сигнала к шуму в этой области ниже определенного уровня, то можно с достаточной степенью достоверности утверждать, что доза обусловлена шумом.

В другом варианте осуществления система управления температурой представляет собой систему высокоинтенсивного фокусированного ультразвука.

В другом варианте осуществления система управления температурой представляет собой радиочастотную систему управления температурой.

В другом варианте осуществления система управления температурой представляет собой систему микроволновой абляции.

В другом варианте осуществления система управления температурой представляет собой систему гипертермической терапии. В системе гипертермической терапии внешние источники нагрева и/или внутренние источники нагрева накладывают на и/или вставляют в объект для того, чтобы нагревать объект.

В другом варианте осуществления система управления температурой представляет собой систему лазерной абляции.

В другом варианте осуществления система управления температурой представляет собой систему инфракрасной абляции.

В другом варианте осуществления система управления температурой представляет собой систему криоабляции. Система криоабляции, как используется в настоящем документе, охватывает систему, которую можно использовать для того, чтобы снижать температуру ткани объекта или замораживать ее.

В другом аспекте изобретение представляет компьютерный программный продукт, содержащий исполняемые машиной инструкции для исполнения посредством процессора, управляющего медицинским аппаратом. Медицинский аппарат содержит систему магнитно-резонансной томографии для получения данных магнитно-резонансной термометрии от объекта. Система магнитно-резонансной томографии содержит магнит с зоной томографирования. Исполнение исполняемых машиной инструкций заставляет процессор получать данные магнитно-резонансной термометрии из множества срезов в пределах зоны томографирования посредством управления системой магнитно-резонансной томографии. Исполнение исполняемых машиной инструкций дополнительно заставляет процессор интерполировать трехмерную оценку тепловой дозы в соответствии с данными магнитно-резонансной термометрии.

В другом аспекте изобретение относится к способу управления медицинским аппаратом. Медицинский аппарат содержит систему магнитно-резонансной томографии для получения данных магнитно-резонансной термометрии от объекта. Система магнитно-резонансной томографии содержит магнит с зоной томографирования. Способ содержит этап получения данных магнитно-резонансной термометрии из множества срезов в пределах зоны томографирования посредством управления системой магнитно-резонансной томографии. Способ дополнительно содержит этап интерполяции трехмерной оценки тепловой дозы в соответствии с данными магнитно-резонансн